CAPITULO
2 DISEÑO AGRONOMICO Y PROGRAMACION DEL RIEGO 2.1 INTRODUCCIÓN El diseño de los sistemas de riego se basa en las exigencias del régimen de riego. El sistema de riego ha de ser capa de abastecer el volumen de agua requerido durante la etapa de máximo consumo de agua por el cultivo. Por lo tanto, el primer paso por dar, es identificar dicha etapa y obtener los datos pertinentes. A base de estos datos se determina el régimen de riego y se procede al diseño del sistema de riego. Por el mismo proceso se determina el régimen de riego para las demás etapas de desarrollo del cultivo, más se han de tomar en consideración tanto las variables del clima, como el desarrollo del cultivo durante cada etapa. A este fin se elabora un calendario de riego.En el presente capitulo se contemplara el procedimiento por el cual se calcula la dosis de agua de riego, el intervalo de riego y el caudal de bombeo. 2.2 DATOS REQUERIDOS REQUERIDOS PARA LA DETERMINACIÓN DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN RÉGIMEN DE RIEGO. Para determinar el régimen de riego de un cultivo es decir: la lámina de riego, la dosis bruta y el intervalo de riego riego - se requieren datos iniciales sobre el clima, el cultivo, el suelo, la parcela, p arcela, la fuente de agua y el sistema de riego. 2.2.1 Clima. Temperaturas (máxima, mínima y media). Humedad relativa (máxima, mínima y media). Precipitación (lluvias): cantidades mensuales y distribución anual.
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Evaporación diaria (valores mensuales promedios). Viento: Velocidad y horas de viento. Porcentaje de horas de luz. 2.2.2 Cultivo. Especie y variedad. Etapas de desarrollo del cultivo. Coeficiente del cultivo (Kc) para cada uno de de las fases de su desarrollo. Máximo aprovechamiento del agua permisible para el cultivo. Profundidad de la zona radicular efectiva del cultivo: se considera el perfil del cual el sistema radicular extrae del 85 al 90 % del volumen total de agua consumido por el cultivo. Espaciamiento y dirección de las líneas de siembra o de los árboles. 2.2.3 Suelo. Textura (tipo de suelo). (%): Porcentaje de humanidad a capacidad de campo, a base de peso HCc (%): Porcentaje seco (por capa). (%): Porcentaje de humanidad en el punto de marchitez permanente, HPm (%): Porcentaje a base de peso seco (por capa). Pea: peso Pea: peso específico aparente, en g/cm 3 (por capa). Infiltración básica, en mm/hora (por capa) Para la determinación del régimen de riego se tomaran los valores de la capacidad de campo, del punto de marchitez y del peso específico aparente de las diferentes capas del suelo dentro de los límites de la profundidad radicular efectiva del cultivo y se harán los cálculos del volumen de agua disponible por capa. Asimismo, el régimen de riego se basara en el valor de la infiltración básica. 2.2.4 2.2.5
Parcela. Área (Ha.) Dimensiones. Topografía (Pendiente en %) Linderos y obstáculos en el terreno. Fuentes de agua de riego. Pozo, rio, presa, largo, etc. Volumen de agua a disposición del proyecto. Localización de la fuente de agua respecto r especto a la parcela por regar. Descarga horaria (caudal). Presión en la fuente de agua. Horas de disponibilidad de la fuente de agua. Horas de bombeo. Calidad física y química del agua.
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Evaporación diaria (valores mensuales promedios). Viento: Velocidad y horas de viento. Porcentaje de horas de luz. 2.2.2 Cultivo. Especie y variedad. Etapas de desarrollo del cultivo. Coeficiente del cultivo (Kc) para cada uno de de las fases de su desarrollo. Máximo aprovechamiento del agua permisible para el cultivo. Profundidad de la zona radicular efectiva del cultivo: se considera el perfil del cual el sistema radicular extrae del 85 al 90 % del volumen total de agua consumido por el cultivo. Espaciamiento y dirección de las líneas de siembra o de los árboles. 2.2.3 Suelo. Textura (tipo de suelo). (%): Porcentaje de humanidad a capacidad de campo, a base de peso HCc (%): Porcentaje seco (por capa). (%): Porcentaje de humanidad en el punto de marchitez permanente, HPm (%): Porcentaje a base de peso seco (por capa). Pea: peso Pea: peso específico aparente, en g/cm 3 (por capa). Infiltración básica, en mm/hora (por capa) Para la determinación del régimen de riego se tomaran los valores de la capacidad de campo, del punto de marchitez y del peso específico aparente de las diferentes capas del suelo dentro de los límites de la profundidad radicular efectiva del cultivo y se harán los cálculos del volumen de agua disponible por capa. Asimismo, el régimen de riego se basara en el valor de la infiltración básica. 2.2.4 2.2.5
Parcela. Área (Ha.) Dimensiones. Topografía (Pendiente en %) Linderos y obstáculos en el terreno. Fuentes de agua de riego. Pozo, rio, presa, largo, etc. Volumen de agua a disposición del proyecto. Localización de la fuente de agua respecto r especto a la parcela por regar. Descarga horaria (caudal). Presión en la fuente de agua. Horas de disponibilidad de la fuente de agua. Horas de bombeo. Calidad física y química del agua.
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Cota estática y dinámica del espejo de agua. Tabla 2.1.Datos para el cálculo de las necesidades de riego Cultivo: _______________ Cultivo: _______________
DATOS DEL CLIMA Etan [mm/d] Ktan Humedad Relativa media HRm [%] Velocidad del de [h]: viento > 3 m/s a [h]:
DATOS DE LA PARCELA Área bruta A [Ha] Área neta bajo riego Sr [Ha] Espaciamiento entre plantas dp e/ hileras dh [m] Pendiente [%]
DATOS DE LA FUENTE DE AGUA Caudal [m3/h] Qs Disponibilidad:
DATOS DEL CULTIVO Nombre: Fase Kc % del área de: bajo riego Par a: Profundidad Radicular efectiva zr [m] zr [m] Máximo % de agua aprovechable Pa
Sistema: ________________ Sistema: ________________ SISTEMA DE RIEGO Método Eficiencia [%] Ef Modelo del Emisor Presión de operación [atm] Caudal del Emisor q [It/h] Diámetro electivo d [m] Angulo de Cobertura ..[*] Espaciamiento entre emisores de e/laterales dl [m] Numero de emisores por planta Nep Máximas horas de operación -por dia Hd[h] Hd[h] Días de paro/ciclo DATOS DEL SUELO Textura HCc [%w] HPm [%w] Peso especifico aparente [gr/cm3] Velocidad de Infiltración básica I [mm/h] Profundidad efectiva [m]
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2.2.6 Sistema de riego.
Método de riego (en este caso microaspersión) Características del emisor: Catalogo, modelos, diámetro de cobertura, descarga, presión, etc. Espaciamiento entre emisores y laterales. Eficiencia del método de riego.
Los datos mínimos requeridos para determinar el régimen de riego es durante la etapa de máximo consumo de agua por el cultivo se resumen en la Tabla 12.1.
2.3 CALCULOS PARA DETERMINACIÓN DEL RÉGIMEN DE RIEGO. Se calcula con las fórmulas que toma en consideración los el presente capitulo del texto: 2.3.1 Lámina de agua disponible a la profundidad radicular efectiva del cultivo- LDzr. La lámina de agua disponible en el perfil del suelo ocupado por las raíces del cultivo se calcula con la formula f – 1.13 NOTA: la profundidad radicular efectiva zr, empleada en el presente cálculo corresponde al periodo de máximo consumo de agua por el cultivo.
f− 1.13
⎡ ⎤ H Cc− HPm P ea LDzr[mm/zr] = %w ∗ ⎢⎢⎢Pew ⎥⎥⎥ ∗ zr[m]∗ 10 ⎣ ⎦
LDzr = lámina de agua disponible, en mm. De agua, a la profundidad radicular efectiva, [mm/zr]. HCc= contenido de humanidad, a capacidad de campo a base del peso seco del suelo, [%ws]. HPm= contenido de humedad, en el punto de marchites permanentes, a base del peso seco del suelo [%ws]. Pea= peso específico aparente del suelo, [g/cm 3] Pew = peso específico delagua, [g/cmm 3]. Zr = profundidad radicular efectiva del cultivo[m]. El factor 10 convierte los datos a [mm/zr] [A la profundidad radicular efectiva].
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2.3.2 Volumen de agua disponible a la profundidad radicular efectiva- VDzr. Se calcula con la f- 1.14:
f− 1.14 VDzr [m/Ha/zr] = LDzr[mm/zr] ∗ 10
VDzr = volumen de agua disponible, m3 de agua, ala profundidad radicular efectiva, [m3/Ha/zr]. LDzr = Lámina de agua disponible, en mm.de agua, a la profundidad radicular efectiva, [mm/zr]. El factor 10 convierte mm/zr a m3/Ha/zr
2.3.3 Lámina de agua aprovechable a la profundidad radicular efectiva- LAzr. El máximo porcentaje del agua disponible que el cultivo puede aprovechar sin que disminuya su rendimiento, ha sido presentado en la Tabla 2.2. A base del porcentaje de agua aprovechable, Pa [%], se calcula la lámina de agua aprovechable, con la f- 1.27.
f− 1.27 LAzr[mm/zr] = LDzr[mm/zr] ∗ pa[%] 100
LAzr = Lámina de agua aprovechable en l zona radicular efectiva, [mm/zr]. LDzr = Lámina de agua disponible, en la zona radicular efectiva, [mm/zr]. Pa = Máximo porcentaje de agua aprovechable por el cultivo, [%] El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal 2.3.4 Porcentaje del área bajo riego- par. El porcentaje del área bajo riego, Par [%], depende del emplazamiento del emisor y del diámetro de cobertura efectivo d [m] de este. 2.3.4.1 Para el riego por aspersión. Por definición, Par = 100%. 2.3.4.2 Para el riego por micro-aspersión. El porcentaje del área bajo riego, se calcula generalmente con la f-1.21, mas para plantaciones de árboles frutales (u otros cultivos espaciados) es posible emplear también la f- 1.22
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f− 1.21 Par[%] = 100 ∗ 0.7854 ∗ d[m] ∗ de[m] ∗ dl[m] 360 α
°
Par = Porcentaje del área bajo riego, [%]. d = Diámetro de cobertura del emisor, [m]. de = Distancia entre emisores contiguos sobre el lateral, [m]. dl = Distancia entre laterales contiguos, [m]. α = Ángulo cubierto por el emisor, [°]. α = 360° para goteros y emisores comunes. α = < 360 ° para emisores sectoriales. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal. ¼ π =0.7854 Tabla 2.2. Máximos porcentajes de agua aprovechables Sugeridos de acuerdo a ETo y al cultivo Tipo de Cultivo ETo Baja Alta De 2 a 5 [mm/día] De 6 a 10 [mm/día] Hortalizas 30 -40 15 – 25 Frutales 40 – 50 20 – 35 Pastos 50 – 70 30 – 45 Cereales Algodón Oleaginosas 60 - 70 40 - 55 Caña de Azúcar Tabaco
f− 1.22
[ 1 00 ∗0. 7 854 Nep ∗ d m Parp[%] = dp[m] ∗ dh[m] ] ∗ 360
(Para frutales)
α
°
Parp = Porcentaje del área bajo riego, por planta, [%]. d = Diámetro de cobertura del emisor, [m]. Nep = Numero de emisores por planta, [-] dp = Distancia entre plantas contiguos sobre la helera, [m]. dh = Distancia entre hileras contiguas, [m]. α = ángulo cubierto por el emisor, [°]. α = 360° para goteros y emisores comunes. α = < 360 ° para emisores sectoriales. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal. ¼ π =0.7854
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2.3.4.3 Para el riego por goteo. El espaciamiento entre los goteros se calcula por uno de los métodos: (a) por ensayo; (b) por calculo con la f- 1.25 o (c), con la tabla de karmeli y Keller (en caso de goteo), siempre tomando en cuenta el espaciamiento optimo entre goteros y laterales de gotero, y que ha de ser de un 80% del diámetro humedecido para crear franjas uniformes.
f− 1.25
/ [ ] qe l t / h db[m] = 0.7854 ∗ I[mm/h]
db = Diámetro del bulbo humedecido, [m2]. qe = Caudal del emisor,[lt/h]. I = Velocidad de infiltración [mm/h], [lt/m/h]. ½ =0.7854
2.3.4.4 Verificación y ajuste del % del área bajo riego. Si el valor de Par [%], o el de Parp [%] anteriormente cálculo es inferior al mínimo recomendado en la Tabla 12.3, o excede al máximo sugerido, será necesario retornar a la Tabla 12.1 para variar las condiciones de operación del emisor, cambiar su boquilla a un seleccionar un emisor diferente. Por este motivo se compara el porcentaje recomendado del área bajo riego (f3.1).
f− 3.1
[ ] ParPar[[%%]] ≤≥ MxAR % MiAR[%]
Par = Porcentaje calculado del área bajo riego, [%] MxAR= Máximo porcentaje del área bajo riego, [%]. MiAR = Mínimo porcentaje del área bajo riego, [%].
2.3.5 Precipitación horario del sistema de riego- Phr. Se calcula a base del caudal del emisor, qe [lt/h] y del área efectiva bajo riego con la f- 3.2.
f− 3.2
Phr [mm/h] = de[mqe] ∗[ldlt/[hm] ]∗ ∗100Par[%] 19
Phr = Precipitación horaria [mm/h] del sistema de riego. qe = Caudal del emisor, [lt/h]. de = Distancia entre emisores contiguos sobre el lateral, [m]. dl = Distancia entre laterales contiguos, [m]. Pr = Porcentaje del área bajo riego [%]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal
A continuación es necesario comparar la precipitación horario, Phr, con la velocidad de infiltración del suelo (I) con (Tabla 12.1). Con el Ítem 10.4 del Capítulo 10. Esta comparación se hace de acuerdo a la f- 3.3.
f− 3.3
Phr[mm/h] ≤ I[mm/h]
phr = Precipitación horaria efectiva, [mm/h]. I = velocidad de infiltración básica, [mm/h].
En el riego por aspersión y por micro-aspersión la precipitación horaria del emisor debe ser inferior a la velocidad de infiltración básica del suelo a fin de evitar pérdidas y daños por escurrimiento superficial. Si no se cumple esta condición será necesario retornar a la Tabla 12.1 y modificar las condiciones de operación del emisor. Tabla 2.3. Porcentaje de área bajo riego recomendado para los diferentes sistemas de riego Sistema de Riego Porcentaje del Área Bajo Riego Aspersión 100 Goteo 30-70 Microaspersión 50-75 2.3.6 Intervalo de riego- Ir. El intervalo de riego, Ir [días], cuenta los días entre los dos riegos sucesivos en la misma posición. El intervalo de riego depende de la lámina de agua aprovechable LAzr [mm], del porcentaje del área bajo riego, Par, f-3.4 y del consumo diario del cultivo ETc [mm/día].
f− 3.4
Ir [d as] = LETc[Azrm[mm/dm] ∗aPar] ∗ 100[%] í
í
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Ir = intervalo de riego, [días]. LAzr = Láminas de agua aprovechable en la zona radicular efectiva, [mm/zr]. Par = Porcentaje del área bajo riego, [%]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal Nota: Para calcular la f- 3.4 y fórmulas sub-siguientes se emplean los datos correspondientes al periodo de máximo consumo de agua por el cultivo! 2.3.6.1 Intervalo de riego ajustado- Ir (aj). En caso de que el cálculo del intervalo de riego Ir [días] resulte en una fracción decimal, será necesario “ajustarlo para abajo”, a fin de obtener un numero entero de días: el intervalo de riego ajustado, Ir (aj) [días], f- 3.5.
f− 3.5
Ir(aj)[d as] = ENTERO Ir[d as]
í í Ir (aj) = Intervalo de riego ajustado, [días]. Ir = Intervalo de riego, [días]. El intervalo de riego ajustado es ≤ a Ir.
2.3.7 Ciclo de Riego- CR. El ciclo de riego, CR [días], es el numero integro de días durante el cual se riega una parcela determinada. Al determinar el ciclo de riego se ha de incluir un factor de seguridad, ya que alguna falla imprevista en el sistema de bombeo o del sistema de riego; la necesidad de realizar determinadas labores agrícolas o aun, día feriados, pueden posponer el riego. Por lo tanto el ciclo de riego debe ser más corto que el intervalo de riego. Se considera conveniente planificar el sistema con 1, 2 a 3 días de paro, dp [días], durante cada intervalo de riego, f 3.6.
f− 3.6
CR[d as] = Ir(aj) − dp[d as]
í CR = Ciclo de riego, [días/ciclo]. Ir = Intervalo de riego ajustado, [días]. dp = Días de paro, [días]. El intervalo de riego ajustado es ≤ a Ir.
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í
2.3.8 Láminas de riego ajustada – LR (aj). A base del intervalo de riego ajustado, Ir (aj) [días], de ETc [mm/dia], y del porcentaje del área bajo riego, Par, se determina la lámina de riego ajustada, LR (aj), con la f- 3.7.
f− 3.7 LR(aj)[mm] = Ir(aj)[d as]∗Etc[mm/d a]∗ 100 Par[%] í
í
LR (aj) = Lamina de riego ajustada, [mm]. Ir (aj)= Intervalo de riego ajustado, [días]. ETc= Evapotranspiración del cultivo [mm/día]. Par = Porcentaje del área bajo riego, [%]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal
Es conveniente comparar LR (aj) con la máxima lámina de agua aprovechable, LAzr, la cual ha sido calculada anteriormente en el ítem N° 12.3.3, empleando la f- 3.8.
f− 3.8
LR(aj)[mm] ≤ LAzr [mm]
LR (aj) = Lámina de riego ajustaba, [mm]. LDzr = Lámina de agua disponible en la zona radicular efectiva, [mm/zr]. 2.3.9 Porcentaje de agua aprovechada, ajustado- Pa (aj). Habiendo ajustado la lámina de riego, es conveniente calcular el porcentaje de agua aprovechada por el cultivo según la f-3.9:
f− 3.9
Pa(aj)[%] = LRLDzr(aj)[m[mmm/zr] ∗100]
Pa (aj) = Porcentaje de agua aprovechada, ajustado [%]. LR (aj) = Lámina de riego ajustada, [mm]. LDzr= Lámina de agua disponible en la zona radicular efectiva, [mm/zr]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal
Se recomienda comparar el resultado con el dato de Pa [%] determinado inicialmente con la f- 1.21 o la f-1.22, y, si fuese necesario, considerar los cambios del caso en la Tabla 2.1. Para este fin se emplea la f-3.10
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f− 3.10
Pa(aj)[%] ≤ Pa[%]
Pa (aj) = Porcentaje de agua aprovechado, ajustado [%]. Pa= máximo porcentaje de agua aprovechable por el cultivo, [%].
2.3.10 Lamina bruta – LB. Cada método de riego tiene su eficiencia típica, (Dato en Tabla 12.1). De acuerdo a la lámina de riego ajustada, LR(aj) [mm], y a la eficiencia del sistema de riego Ef [%], se determina la lámina de riego bruta, LB [mm] con la f- 3.11.
f− 3.11
LB[mm] = LR(aj)Ef[[mm]∗100 %]
LB = Lamina bruta, [mm]. LR (aj) = Lámina de riego ajustada, [mm]. Ef= Eficiencia del sistema de riego, [%]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal
2.3 11 Dosis de Riego Bruta – DB. 2.3 11.1 Dosis de riego bruta por área. Es el volumen de agua por aplicar por unidad de superficie bruta de la parcela, [Ha]. La dosis bruta, DB [m3/Ha], se calcula a base de la lamina bruta, LB [mm], y del porcentaje del área bajo riego, Par [%] utilizando la f-3.12. Tomando en cuenta que en algunos sistemas de riego se humedece únicamente una fracción de área del cultivo se aplicara la dosis bruta sobre esta área humedecida. Por lo tanto se multiplica la lámina bruta por el porcentaje del área humedecida, Par.
f− 3.12
DB [m/Ha] = LB[mm]10 ∗ Par[%]
DB = Dosis bruta, [m3 /Ha bruta]. LB = Lámina bruta, [mm] = [lt/m 2]. Par = Porcentaje del área bajo riego, [%].
El factor 10 convierte la lámina a [m 3 /Ha].
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2.3.11.2 Dosis de riego bruta por planta – DBp. Es el volumen de agua por aplicar a cada árbol, en una plantación de frutales regada por microaspersión o goteo. La dosis bruta por planta, DBp[t/planta] se calcula a base de la lámina bruta, LB [mm], y del área bajo riego, por planta, según la f- 3.13.
f− 3.13 DBp [lt/planta] = LB[mm] ∗ dp [m] ∗ dh[m] ∗ ParP[%] 100 DBp = Dosis bruta por planta [lt /planta]. LB = Lámina bruta, [mm]. dp= Distancia entre plantas contiguas sobre la hilera, [m] dh= Distancia entre hileras contiguas, [m]. ParP = Porcentaje del área bajo riego, por planta, [%]. El factor 100 convierte el porcentaje a fracción decimal.
2.3.12 Horas de riego por turno – Ht. Es el tiempo requerido, en horas, para aplicar, por medio del emisor seleccionado, la lámina bruta, LB, [mm], y depende de la precipitación horaria, Phr, [mm/h]. Se calcula con la f- 3.14.
f− 3.14
Ht[h/turno] = PhrLB[[mmm/h]m]
Ht= Horas de riego por turno, [horas/turno]. LB= Lámina bruta, [mm]. Phr = Precipitación horaria del sistema de riego, [mm/h] 2.3.13 Máximo número de horas de riego diarias – Hm. Es el máximo número de horas durante las cuales es posibles operar el sistema de riego diariamente y el cual depende de:
Las horas de funcionamiento del equipo de bombeo. Las horas disponibles de la fuente de agua para el riego. Las condiciones de viento (que limita al riego por aspersión). La disponibilidad de mano de obra.
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2.3.14 Máximo número de turno de riego diarios- Td. Es el numero integro de turnos de riego que es posible realizar durante un día. Se obtienen “redondeando para abajo” el cociente de las horas requeridas por turno de riego, Ht, y el máximo número durante las cuales es posible operar el sistema de riego, por día, (f-3.15).
f− 3.15 Td[Turnos/d a] = ENTERO Hm[h/d a] Ht [h/turno] í
í
Td = Turnos por días, [turnos /días]. Hm = Horas de riego, máximas diarias, [horas/día] Ht = Horas de riego por turno, [horas/turno].
Si el número de turnos de riego por día calculado con la f- 3.15 fuese inferior a la unidad, es decir, a un turno por día, será necesario revisar los datos a base de los cuales se determina el régimen de riego de tal manera que se haga posible abastecer el volumen requerido de agua en el tiempo disponible.
2.3.15 Horas de riego por días- Hd. El total de horas de riego por día, Hd, se calcula con la f- 3.16.
f− 3.16 Hd[h/d a] = Td[turnos/d a]∗ Ht[h/turno] í í Hd =Horas de riego diarias, [horas /días]. Td = Turnos por día, [turnos/día]. Ht = Horas de riego por turno, [horas/turno].
2.3.16 Horas de riego por ciclo- Hc. Es el número de horas de operación del sistema de riego durante el ciclo de riego, (f- 3.17).
f− 3.17 Hc[h/ciclo] = CR[días /ciclo] ∗Hd[h/día]
Hc = Horas de riego por ciclo, [horas/ciclo]. CR = Ciclo de riego, [días/ciclo]. Hd =Horas de riego diarias, [horas /días].
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2.3.17 Numero de turnos por ciclo – Tc. Es el número de veces que es necesario poner en operación al sistema de riego para cubrir el área riego, y se lo calcula con la f-3.18:
f−Tc[t3.ur1n8os/ciclo] = CR[d as/ciclo]∗ Td (turnos/d a í
í )
Tc = Turnos de riego por ciclo, [turnos/ciclo]. CR = Ciclo de riego, [días/ciclo]. Hd =Horas de riego diarias, [horas /días]. 2.3.18 Superficie bajo riego por turno- St. Se obtiene dividiendo el área neta bajo riego en la parcela, Sr, entre el numero de turnos, Tc, en la f – 3.19.
f− 3.19
St[Ha/turno] = TcSr[t[uHra/cino/ciclocl]o]
St =Superficie bajo riego por turno, [ha/turno]. Sr =Superficie total de riego por ciclo, [Ha/ciclo] Tc = Turnos de riego por ciclo, [turnos/ciclo]. 2.3.19 Dosis de riego bruta por turno – DBt. Es el volumen de agua de riego por aplicar en un turno.
f− 3.20 DBt[m/turno] = St[Ha/turno]∗ DB [m/Ha] [m/turno] DBt = Dosis bruta por turno . St =Superficie por turno de riego, [ha/turno]. DB = Dosis bruta, [m3/Ha].
2.3.20 Caudal requerido – Qr. Qr [m3/h] es el caudal requerido para el riego de la parcela.
f− 3.21 Qt[m/h] = DBt[m/turno] Ht[h/turno] Qr = Caudal requerido, [m3/hora]. DBt = Dosis bruta por turno, [m3/turno]. Ht = Horas de riego por turno, {horas/turno]. 26
2.3.21 Descarga disponible en el sistema de riego – Qs. Dato el caso de que se pretenda modificar un sistema de bombeo en pie, para adaptarlo al método de riego deseado, se hace necesario comparar Qs [m3/h], la descarga disponible en la bomba, con el caudal requerido para el riego de la parcela, Qr, [m3/h], por el nuevo método de riego, (f- 3.22).
f− 3.22
Qr[m/h] ≤ Qs[m/h]
Qr = Caudal requerido [m3/hora]. Qs = Descarga disponible en el sistema de riego [m3/h]
Si el caudal requerido, Qr, excede a la descarga disponible en el sistema de riego, será necesario corregir los datos a base de los cuales se determina el régimen de riego, de tal manera que se haga posible abastecer el volumen requerido de agua en el tiempo disponible. Por supuesto que la bomba ha de ser capaz de entregar el agua a la presión requerida por el sistema de riego. 2.3.22 Numero de emisores por turno – Emt. El número de emisores por turno se calcula con la f- 3.23 a base de la descarga del sistema de riego, Qr [m 3/h] y de la descarga del emisor, qe [It/h]. Este es un dato que se utiliza para el diseño de los laterales de riego.
f− 3.23
[ Q r m Emt[e/turno] = qe/h[lt]/ ∗h]1000
Emt = Emisores por turno de riego, [e/turno]. Qr= Caudal requerido [m3/hora]. Qe= Caudal del emisor, [lt/h].
El factor 1000 corrige las unidades del volúmen. 2.3.23 Volumen bruta por ciclo de riego – VBc. Es el volumen total de agua requerido para satisfacer las necesidades del cultivo durante la época de mayor demanda de agua por el cultivo- y durante un ciclo de riego, (f- 3.24).
f− 3.24 VBc [m/ciclo] = DBt[m/turno] ∗ Tc[turno/ciclo] VBc = Volumen bruto por ciclo [m3/ciclo].
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DBt = Dosis bruta por turno, [m3/turno]. Tc = Turnos de riego por ciclo, [turnos /ciclo].
2.3.23.1 Volumen bruto por ciclo de riego en plantaciones de árboles frutales – VBc. Se calcula a base de la dosis bruta por planta y del número de plantas en la superficie regada, f – 3.25.
f− 3.25 VBc[m/ciclo] = DBp[lt/planta] ∗ Np[planta/sr] 1000
VBc = Volumen bruto por ciclo [m3/ciclo]. DBp = Dosis bruta por planta, [lt/planta]. Np = Número total de plantas en la superficie regada [plantas/Sr]. Sr= Superficie bajo riego [Ha]. El factor 1000 convierte lt a m 3. 2.3.24 Caudal especifico – Qe. El caudal especifico, Qe[m3/h/Ha], se obtiene dividiendo el caudal requerido, Qr [m3/h] entre el área total bruta, A [Ha] de la parcela. Este dato no tiene aplicación directa en la determinación del régimen de riego, sin embargo es un dato “promedio” utilizada por algunas instituciones responsables por la distribución del agua en proyectos regionales, etc. y tiene su origen en un sistema de distribución de agua el cual obliga al agricultor a provechar el máximo caudal durante el corto tiempo de entrega del agua a su predio. Por lo tanto, este dato siempre ha de ir acompañado por el dato referente al número de horas requerido para regar la parcela, ya que los sistemas de riego a presión utilizan caudales específicos reducidos, durante periodos relativamente prolongados.
f− 3.26
[ Q r m Qe[m /h] = A[Ha/h] ]
Qe = Caudal especifico [m3/hora]. Qr = Caudal requerido [m3/hora]. A = Área bruta total de la parcela [Ha].
28
2.4 EJEMPLO DE APLICACIÓN 2.4.1. Ejemplo en riego por micro aspersión Calcular las necesidades de agua para una plantación de orquídeas en un invernadero, regado por micro-aspersión de acuerdo con los datos a los datos de la tabla siguiente: Tabla 12.4. Datos para el cálculo de las necesidades de riego. Cultivo: Orquídeas
Método de Riego: Micro-aspersión.
CLIMA Temperatura media Humedad relativa media (HRm) Evapotranspiración potencia (Eto) Velocidad del Viento de 10-17 h PARCELA Área bruta (A) Área neta bajo riego (Sr) Esp. entre plantas (dp) Esp. entre hileras (dh) Pendiente
°C % mm/día m/s
32 60 5.99 >3
Has Has m m %
1.0 0.93 1.00 3.8 10-25
m3/h m.c.a.
21.6 35
FUENTE DE AGUA Caudal disponible (Qs) Presión disponible Calidad para riego
C2-S1
CULTIVO Nombre Fase
Orquideas Media Temp.
Kc % de área bajo riego Par
% %
0.9 50 90
Porcentaje de área sombreada
%
100%
Profundidad radicular efectiva Máximo % de agua aprovechable Pa
m %
0.4 50
29
SISTEMA DE RIEGO Método Eficiencia (Ef) Modelo de emisor Presión de operación de emisor Caudal de emisor (qe) Diámetro efectivo Angulo de cobertura Espaciamiento entre emisores (de) Espaciamiento entre laterales (dl) Número de emisores por planta (Nep) Longitud Máxima de Lateral Máximas horas de operación por día Días de paro/ciclo
% atm lt/hr m ° m m Und. m hrs. días
Micro-aspersion 90 Estándar 2.0 70 2 360 1.0 3.8 1.00 35 15 3
%w %w
Franco-Arenoso 16 6
gr/cm3 mm/hr m
1.4 18 0.7
SUELO Textura HCc HPm Peso Específico aparente (pea) Velocidad de Infiltración básica (I) Profundidad efectiva 2.4.1.1 Solución y desarrollo del problema 1.-Lámina de agua disponible a la profundidad radicular efectiva del cultivo – LDzr.
f− 1.13
LDzr[mm/zr] = [HCc− Pmp] ∗ PewPea ∗ zr[m] ∗ 10 LDzr[mm/zr] = [16 −[6] ∗ 1.4]∗0.4 ∗10 LDzr = 56.0 mm/zr
2.-Volumen de agua disponible a la profundidad radicular efectiva – VDzr.
f− 1.14
VDzr [m/Ha/zr ] = LDzr[mm/zr] ∗ 10 VDzr [m /Ha/zr] = 56.0 ∗10 VDzr = 560[m /Ha/zr] 30
3.- Lámina de agua aprovechable a la profundidad radicular efectiva – Lazr.
f− 1.27
Azr[mm/zr] = LDzr[m 5m/zr6.1000 ∗] 50∗ pa[%] LAzr[LAzrm=m/zr28.]0 =[mm/zr100]
4. a. - Porcentaje del área bajo riego – Par.
f− 1.21
[ 1 00 ∗ 0. 7 854 ∗ d m Par[%] = de 7[8.m5]4∗∗ dl2[m] 360] ∗ 360 Par[%]Par = =182.∗3.68% ∗ 360 α°
°
°
5.- Porcentaje del área bajo riego, en plantaciones de árboles frutales – ParP.
f− 1.22
[ 1 00 ∗0. 7 854 Nep ∗ d m Parp[%] = dp 78.[m54] ∗∗1dh∗[m2] 360] ∗ 360 Parp[%]Par = p =1∗82.3.67%8 ∗ 360 α°
°
6.- Comparación entre el porcentaje calculado del área bajo riego, Par. Con los porcentajes del área máximo y mínimo- MxAR, MiAR.
f− 3.1
Par[%] ≤ MxAR[%] 82.[ 6]7% ≤ 90[ ] Par % ≥ MiAR % 82.67% ≥ 50
7.- Precipitación horaria del sistema de riego – Phr
f− 3.2
Phr [mm/h] = de[mqe] ∗[ldlt/[hm] ]∗ ∗100Par[%] 31
Phr[Phrmm/h]= 22. =218 7∗3.[m0 m/h8∗ ∗82.100] 67
8.- Comparación de la precipitación del sistema de riego con la velocidad de infiltración del suelo.
f− 3.3
Phr [m22.m/h28] ≤≤ 23I[mm/h] ACEPTADO
9.- Uso consuntivo – ETc, calculado a partir de un método emperico o tanque A
ETc[mm/d[ a] = ETo] [mm/d a] ∗ Kc ETc mm/d a = 5.99∗ 0.9 ETc = 5.391mm/dia Ir [d as] = LETc[Azr[ 2m8.mm/d0m]∗∗ 82.aPar[]6 ∗7100%] Ir [dIars]= =4.5.29391d a∗100 s [ ] Ir(aj)[d aIsr]( a=j) = I r d a s 4.0 d as í
í
í
10 Intervalo de riego – Ir.
f− 3.4
í
í
í
í
11.- Intervalo de riego ajustado – Lr (aj).
f− 3.5
í
í
í
12. Ciclo de riego –CR.
f− 3.6
CR[d aCRs][ =d aIsr]( a=j)4−−dp[3 d as] CR = 1 [d as] f− 3.7 LR(aj)[mm] = Ir(aj)[d as] ∗Etc[mm/d a] ∗ 100 Par[%] í
í
í
í
13.- Lámina de riego ajustada – LR (aj).
í
32
í
LR(aLRj)[(majm]) = =26. 40∗85.82.[3m9∗6m7]100
14.- Comparación de la lámina ajustada con la máxima lamina disponible.
f− 3.8
LR(aj)26.[mm]08 ≤≤ LAzr28.0 [mm] ACEPTADO
15.- Porcentaje del agua aprovechada, ajustado – Pa (aj).
f− 3.9
Pa(aj)[%] = LRLDzr (2a6.j)0[m[8∗mmm/zr100] ∗100] Pa(Pa(aj)[a%j)] == 46.556.7 %0
16.- Comparación del porcentaje de agua aprovechado con el máximo porcentaje de agua aprovechable.
f− 3.10
Pa(a46.j)[%57] ≤≤ 50Pa[%] ACEPTADO
17.- Lámina bruta – LB.
f− 3.11
LB[mm] = LR( 2a6.j)Ef[0[m8∗m]∗100 ] % LB[LBmm=] 28.= 98(m90m)100
18.- Dosis de riego bruta – DB.
f− 3.12
DB [m/Ha ] = LB 2[8.m9m8]10 ∗82.∗ Par67[%] DBDB[m =/Ha239.] =60[m10/Ha]
19.- Dosis bruta por planta – DBp.
33
f− 3.13
DBp [lt/planta] = LB[mm 2] 8.∗9dp8∗[m1∗100] ∗3.dh8 ∗[m82.] ∗6Par7 P[%] DBp [lt/DBpplant=a]91. = 04 (lt/pla100nta) f− 3.14 Ht[h/turno] = PhrLB[ 2[8.mm9m/h]m]8 Ht[h/turno] = h22.28 Ht = 1.30 [turno] f− 3.15 Td [Turnos/d a] = Hm[h/d a] [ ] Ht h /t u r n o 151.3 Td [TurTdnos=/11[d a]T =urnos /d a] f− 3.16 Hd[h/d a] = Td[turnos/d a] ∗ Ht[h/turno] HdHd[h=/d14.a] 3=[11h/d∗a1.]3 f− 3.17 Hc[h/ciclo] = CR[d as /ciclo] ∗ Hd[h/d a] HcHc[h=/ci14.clo3] =[h/ci1 ∗14.clo]3 f− 3.18 Tc[turnos/ciclo] = CR[d as/ciclo]∗ Td (turnos/d a) TcTc[tu=rn11os/[tciucrlnoos] =/ci1cl∗11o]
20.- Horas de riego por turno – Ht.
21.- Máximo número de turnos de riego diarios – Td.
í
í
í
í
22.- Horas de riego por día – Hd
í
í
í
í
23.- Horas de riego por ciclo – Hc.
í
í
24. Número de turnos por ciclo – Tc.
í
34
í
25. Superficie bajo riego, por turno – St.
f− 3.19
St = [Ha/turno] = Tc[Srt[uHra/cino/ciclocl]o] St = [Ha/turno] = 011.93 St = 0.08455 [Ha/turno] f− 3.20 DBt[m/turno] = St[Ha/turno] ∗ DB [m/Ha] DBt[mDBt/tu=rn20.o] 2=60.[m08455 ∗ 239. 6 0 /turno] f− 3.21 [ D Bt m Qt[m /h] = Ht [2h0./t/t2u6urnrnoo] ] QtQt[=m15./h5] 7[=m1.3/h]0 f− 3.22 Qr[m/h] ≤ Qs[m/h] 15.57 ≤ 21.6
26. Dosis de riego bruta por turno – DBt.
27 Caudal requerido – Qr.
28.- Comparación con la descarga disponible en el sistema de riego – Qs.
ACEPTADO
29. Número de emisores por turno – Emt.
f− 3.23
[ ]/ ∗h]1000 Q r m Emt[e/turno] = 15.qe5/h7[lt∗1000 EmtEmt[e/t=ur222.no] 4=3 [e/tu70rno]
30. Volumen bruto por ciclo de riego, VBc.
f− 3.24
35
VBc [m/ciclo] VBc= DBt[m[d/ciosicslobr] u=ta20./tu2r6∗no]11∗ Tc[turno/ciclo] VBc = 222.86[m/ciclo]
31.- Volumen bruto por ciclo de riego, en plantaciones de árboles frutales- VBc.
f− 3.25
VBc [m/ciclo] = Dbp[lt/planta1000] ∗Np[planta/Sr] VBc [m/ciclo] = 91.051000∗2447.4 VBc = 222.83 [m/ciclo] f− 3.26 [ Q r m Qe[m /h] = A15.[H5a7/h] ] QeQe[=m16./h7]4[ = m0.9/h]30
32. Caudal especifico – Qe.
36
2.4.1.2 Resumen de los cálculos Tabla 2.5. Los resultados de los cálculos anteriores, se resumen en la siguiente ID 1 2 3 5 5
FÓRMULA 1.13 1.14 1.27 1.21 1.22
DATOS Lámina disponible/zr Volumen disponible/zr Lámina aprovechable/zr % del área bajo riego % área bajo riego/planta Diámetro humedecido (micro aspersión) Par Par Precipitación horaria
SIMBOLO LDzr VDzr LAzr Par ParP
4 6
1.25 3.1
7
3.2
8 9 10 11 12 13 14 15
3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9
Phr Evapotranspiración de cultivo Intervalo de riego Intervalo ajustado Ciclo de riego Lámina de riego ajustada LR(aj) % agua aprovechada
<=I Etc Ir Ir(aj) CR LR(aj) <=LAzr Pa(aj)
16 17 18
3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 3.17 3.18 3.19 3.20
Pa(aj) <=Pa Lámina bruta LB Dosis bruta - Riego DB Dosis bruta/planta - Riego DBp Horas por turno Ht Turno por día Td Hora de riego por día Hd Horas por ciclo Hc Turno por ciclo Tc Superficie por turno St Dosis bruta por turno DBt
ACEPTAR 28.98 239.60 91.05 1.30 11.0 14.31 14.31 11.00 0.0845 20.26
26 27 28 29
3.21 3.22 3.23 3.24 3.25
Caudal requerido
Qr Qr <=Qs # de emisores por turno Emt Volumen bruto por ciclo VBc Volumen bruto ciclo/frutales Vbcp
15.57 ACEPTAR 222.49 222.83
30
3.26
Caudal específico
19 20 21 22 23 24 25
d <=MxAR >=MiAR Phr
Qe
37
VALOR 56.00 560.00 28.00 82.67 82.67 2.23 ACEPTAR ACEPTAR 22.28 22.28 RECHAZAR 5.39 4.29 4.00 1.00 26.08 ACEPTAR 46.58
16.75
UNIDADES (mm/zr) (m3/Ha/zr) (mm/zr) (%) (%) (m)
(mm/hr) (mm/hr) (mm/día) (días) (días) (días) (mm) (%) (mm) (m3/Ha) lt/planta (hr/turno) (turnos/día) (hr/día) (hr/ciclo) (turnos/ciclo) (Ha/turno) (m3/turno) (m3/hr) und. (m3/ciclo) (m3/hr/Ha)
2.4.2 Ejemplo en riego por aspersión Calcular las necesidades de agua para un cultivo de alfalfa regado por aspersión de acuerdo a los datos presentados en la siguiente tabla. Tabla 2. 6. Datos de partida CULTIVO ALFALFA
SISTEMA DE RIEGO POR ASPERSION
CLIMA
SISTEMA DE RIEGO
Temperatura media Humedad relativa media (HRm) Evapotranspiración potencia (Eto) Velocidad del Viento de 10-17 h
°C % mm/día m/s
60 9 >3
PARCELA
Area bruta (A) Area neta bajo riego (Sr) Esp. entre plantas (dp) Esp. entre hileras (dh) Pendiente
Has Has m m %
3.6 3.24
2
FUENTE DE AGUA 3
Caudal disponible (Qs) Presión disponible Calidad para riego
m /h m.c.a.
Método Eficiencia (Ef) Modelo de emisor Presión de operación de emisor Caudal de emisor (qe) Diámetro mojado (Catálogo) Diámetro efectivo Angulo de cobertura Espaciamiento entre emisores (de) Espaciamiento entre laterales (dl) Número de emisores por planta (Nep) Longitud Máxima de Lateral Maximas horas de operación por día Dias de paro/ciclo
% atm lt/hr m m ° m m Und. m hrs. días
Aspersion 75 NAAN 322 2.5 1760 31 360 12 18
17 2
30
30 C2-S1 SUELO
CULTIVO
Nombre Fase
Alfalfa Media Temp.
Kc % de área bajo riego Par
%
0.9 100
Porcentaje de área sombreada Profundidad radicular efectiva
% % m
100 100% 0.9
Maximo % de agua aprovechable Pa
%
60
Textura HCc HPm
Fr. Arenoso 27 13
%w %w 3
Peso Especíco aparente (pea) Velocidad de Infiltración básica (I) Profundidad efectiva
gr/cm mm/hr
1.3
m
1.5
9
2.4.2.1. Solución y desarrollo del problema 1. Lámina de agua disponible a la profundidad radical efectiva del cultivo – LDzr. LDzr mm / zr HCc Pmp *
pea pew
* zr
m
*10
LDzr mm / zr 27 13 * 1.3*0.9*10 LDzr 163.8 mm / zr
2. Volumen de agua Disponible a la profundidad radicular efectiva –VDzr VDzr m 3 / Ha / zr LDzr mm / zr * 10 VDzr m 3 / Ha / zr 163.8 *10
38
VDzr 1638 m 3 / Ha / zr 3. Lamina de agua Aprovechable a la profundidad radicular efectiva –Lazr LAzr mm / zr
LDzr mm / zr * pa% 100
LAzr mm / zr
LAzr
98.28
163.8 * 60 100
mm / zr
4. Porcentaje del área bajo riego – Par. Par % 100%
por deficióndel riego por aspersión.
5. Precipitación horaria del sistema de riego – Phr. Phr mm / h
qelt / h * 100 de m * dl m * par %
Phr mm / h
1760 * 100 12 * 18 * 100
Phr 8.15mm/ h
6. Comparación de la Precipitación del sistema de riego con la velocidad de infiltración del suelo. Phr mm / h I mm / h 8.15
9
Aceptado
7. Uso consuntivo – ETc ETcmm/ día ETomm / día* kc ETcmm / día 9 * 0.9 ETc 8.1mm/ día
8. Intervalo de riego –lr Ir días
Lazr mm * par % ETc mm / d * 100
39
Ir dias
98.28 * 100 8.1 * 100
Ir 12.13días
9. Intervalo de riego ajustado-lr (aj). Ir ajdías INTEGRO Ir días Ir aj 12días
10. Cielo de riego –CR. CRdías Ir aj dp días CRdías 12 2 CR 10días
11. Lamina de riego ajustada –LR(aj) LRaj mm
Ir aj días* ETc mm / d *100 par %
LR aj mm
12 * 8.1 * 100 100
LRaj 97.2mm
12. .Comparación de la lámina ajustada con la máxima lamina disponible. LRaj mm LAzr mm 97 . 2
Aceptado
98 . 28
13. Porcentaje de agua aprovechado, ajustado – Pa(aj). Paaj %
LRaj mm *100 LDzr mm / zr
Pa aj %
97.2 * 100 163.8
Pa aj 59%
40
14. Comparación del porcentaje de agua aprovechado con el máximo porcentaje de agua aprovechable. Paaj% Pa% 59
Aceptado
60
15. Lamina bruta – LB. LB mm
LR aj mm * 100 Ef %
LB mm
97.2 * 100 75
LB 126.6mm
16. Dosis de riego bruta – DB. DB m 3 / Ha
LBmm * Par % 10
DB m 3 / HA
129.6 * 100 10
DB 1296 m 3 / Ha
17. Hora de riego por turno – Ht. Ht h / turno
LB mm Phr mm / h
Ht h / turno
129.6 8.15
Ht 15.91 h / turno
18.
Máximo número de turnos de riego diarios – Td.
Hm h / día Td turno / día INTEGRO Ht h / turno
17
Td turno / dia INTEGRO 15.91
41
Td 1 turno/ dia
19. Horas de riego por día – Hd. Hd h / día Td turno/ dia* Ht h / turno Hd h / día 1*15.91 Hd 15.91 h / día
20. Horas de riego por ciclo- Hc. Hc h / ciclo CR días / ciclo* Hd h / día Hc h / ciclo 10 *15.91 Hc 159.1 h / ciclo
21.
Numero de turno por ciclo-Tc. Tcturno/ ciclo CRdís / ciclo * Td turno/ día Tcturno/ ciclo 10 *1 Tc 10turno/ ciclo
22. Superficie bajo riego, por turno – St. St Ha / turno
Sr Ha / ciclo Tc turnos / ciclo
St Ha / turno
3.24 10
St 0.324 Ha / turno
23. Dosis de riego bruta por turno – DBt. DBt m 3turno St Ha / turno * DB m 3 / Ha DBt m 3 / turno 0.324 * 1296 DBt 419.9 m 3 / turno
42
24. Caudal requerido – Qr. Qr m
3
/h
DBt m 3 / turno
Ht h / turno
Qr m 3 / h
419.9 15.9
Qr 26.4 m 3 / h
25. Comparación con la descarga disponible en el sistema de riego – Qs. Qr m 26 .4
3
/h
Qs m
3
/h
50
Aceptado
26. Numero de emisores por turno - Emt. EMT e / turno
Qr m 3 / h
*1000
qe lt / h 26.4 * 1000
Emt e / turno
1760
Emt 15 e / turno
27. Volumen bruto por ciclo de riego – VBc. VBc m 3 / ciclo DBt dosis / turno* Tc turno / ciclo VBc m 3 / ciclo 419.9 *10 VBc 4199 m 3 / ciclo
28. Caudal específico – Qe. Qe m / Ha / h 3
Qr m
3
/h
A Ha
Qe m 3 / Ha / h
26.4 3.6
Qe 7.333 m / Ha / h 3
43
